ping程序是用來測試另一台主機是否可達。該程序發送一份ICMP回顯請求報文給目的主機，并等待目的主機發送ICMP回顯應答給本機。

一般來說，若不能ping到某台主機，那麼這台主機不可達，便無法telnet，或者ftp到該主機。如果telnet或ftp不到目的主機，那麼往往可以使用ping程序來測試該目的主機的可達性。ping程序還能測出到這台主機的往返時間。

不過随着防火牆的普及，當ping不到一台主機時，卻有可能telnet上該主機。這是因為一台主機的可達性可能不隻取決于I P層是否可達，還取決于使用何種協議以及端口号。

我們稱發送回顯請求的ping程序為客戶，而被ping的主機為服務器。一般ping程序是在内核中實現，而不是一個應用程序。包括ICMP章節提到的地址掩碼請求與時間戳請求兩種ICMP查詢報文，都是在内核實現。

ICMP回顯請求與回顯應答報文如圖6-1.

6-1

對于其他類型的ICMP查詢報文，服務器必須響應标識符和序列号字段。另外，客戶發送的選項數據必須回顯，假設客戶對這些信息都會感興趣。

Unix系統在實現ping程序時是把ICMP報文中的标識符字段置成發送進程的ID号。這樣即使在同一台主機上同時運行了多個ping程序實例，ping程序也可以識别出返回的信息。序列号從0開始，每發送一次新的回顯請求就加1。ping程序打印出返回的每個分組的序列号，允許我們查看是否有分組丢失、失序或重複。IP是一種最好的數據報傳遞服務，因此這三個條件都有可能發生。

在局域網上運行ping程序的輸出一般格式如圖6-2：

6-2

當返回ICMP回顯應答時，要打印出序列号和TTL，并計算往返時間（TTL在IP首部）。可以觀察，回顯應答是按照發送的順序返回的1,2,3,4,5,6,7,8.

ping程序通過在ICMP報文數據中存放發送請求的時間值來計算往返時間。當應答返回時，用當前時間減去存放在ICMP報文中的時間值，即是往返時間。

在廣域網上運行ping程序輸出格式與局域網上有很大不同，圖6-3是在廣域網上運行ping程序的結果

6-3

顯然，序列号為1、2、3、4、6、1 0、11、1 2和1 3的回顯請求或回顯應答在某個地方丢失了。并且往返時間變大，這是因為目的主機離我們更“遠”了。通過廣域網還有可能看到重複的分組（即相同序列号的分組被打印兩次或更多次），失序的分組（序列号為N 1的分組在序列号為N的分組之前被打印）。

ping程序為我們提供了查看I P記錄路由（RR）選項的機會。大多數不同版本的ping程序都提供-R選項，以提供記錄路由的功能。它使得p i n g程序在發送出去的I P數據報中設置I PR R選項（該I P數據報包含I C M P回顯請求報文）。這樣，每個處理該數據報的路由器都把它的I P地址放入選項字段中。當數據報到達目的端時，I P地址清單應該複制到I C M P回顯應答中，這樣返回途中所經過的路由器地址也被加入清單中。當p i n g程序收到回顯應答時，它就打印出這份IP地址清單。

IP數據報中的RR選項如圖6-4所示。

6-4

code是一個字節，指明I P選項的類型。對于R R選項來說，它的值為7。l e n是R R選項總字節長度，在這種情況下為39（盡管可以為RR選項設置比最大長度小的長度，但是ping程序總是提供39字節的選項字段，最多可以記錄9個IP地址。由于IP首部中留給選項的空間有限，它一般情況都設置成最大長度）。

IP記錄路由選項存在一些缺陷，現在一般情況下已經不再使用，有一個更好的traceroute程序實現了這個功能。

IP時間戳選項與記錄路由選項類似。IP時間戳選項的格式如圖6-5所示。

6-5

時間戳選項的代碼為0x44。其他兩個字段len和ptr與記錄路由選項相同：選項的總長度（一般為36或40）和指向下一個可用空間的指針（5，9，13等）。接下來的兩個字段是4 bit的值：OF表示溢出字段，FL表示标志字段。時間戳選項的操作根據标志字段來進行，如圖6-6所示。

6-6

時間戳的取值一般為自UTC午夜開始計的毫秒數，與I C M P時間戳請求和應答相類似。如果路由器不使用這種格式，它就可以插入任何它使用的時間表示格式，但是必須打開時間戳中的高位以表明為非标準值。

與我們遇到的記錄路由選項所受到的限制相比，時間戳選項遇到情況要更壞一些。如果我們要同時記錄IP地址和時間戳（标志位為1），那麼就可以同時存入其中的四對值。隻記錄時間戳是沒有用處的，因為我們沒有标明時間戳與路由器之間的對應關系（除非有一個永遠不變的拓撲結構）。标志值取3會更好一些，因為我們可以插入時間戳的路由器。一個更為基本的問題是，很可能無法控制任何給定路由器上時間戳的正确性。這使得試圖用IP選項來計算路由器之間的跳站數是徒勞的。

同樣traceroute程序提供了一種更好方式來記錄時間戳。

ping程序是對兩個TCP/IP系統連通性進行測試的基本工具。它隻利用ICMP回顯請求和回顯應答報文，而不用經過傳輸層（TCP/UDP）。Ping服務器一般在内核中實現ICMP的功能。我們分析了在LAN、WAN上運行ping程序的輸出結果。我們還讨論并使用了ping程序的IP記錄路由選項。利用該IP選項，可以看到它是如何頻繁使用默認路由的。

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